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De Benson aux temps modernes : comment les générateurs de vapeur supercritiques ont évolué vers l'avenir de la production d'électricité
L'évolution de la technologie des générateurs de vapeur, depuis les premières conceptions jusqu'aux générateurs de vapeur supercritiques d'aujourd'hui, montre à quel point les progrès de l'ingénierie ont eu un impact sur l'ensemble du secteur de l'énergie. En tant que nouveau type de chaudière, le générateur de vapeur supercritique fonctionne au-dessus de la pression et de la température critiques et est devenu un équipement indispensable dans la production d'électricité. Contrairement aux chaudières sous-critiques traditionnelles, les générateurs de vapeur supercritiques fonctionnent à des pressions supérieures à 22 MPa (3 200 livres par pouce carré) et à des températures élevées de 374 °C (705 °F), permettant à la densité de l'eau de diminuer en douceur sans changement de phase. vapeur indiscernable.
Lorsque l'eau est chauffée au-dessus d'une température critique et détendue jusqu'à une certaine pression sous-critique inférieure, cela signifie que la technologie est capable d'utiliser efficacement le carburant, permettant ainsi une production d'électricité efficace.
Historiquement, les générateurs de vapeur supercritiques étaient parfois appelés chaudières Benson. En 1922, Mark Benson a obtenu un brevet pour une conception de chaudière convertissant l’eau en vapeur à haute pression. La sécurité est une considération majeure dans la conception de Benson. Avant l'arrivée de Benson, les premières conceptions de générateurs de vapeur ne pouvaient résister qu'à des pressions relativement faibles, généralement autour de 100 bars (10 MPa), ce qui était à l'époque la norme industrielle en matière de développement de turbines à vapeur. L'une des particularités techniques de ces chaudières est le tambour de séparation eau/vapeur riveté. À mesure que la technologie de Benson continuait à se développer, la conception des chaudières s'est rapidement écartée du concept original de Benson.
Le haut rendement des générateurs de vapeur supercritiques leur a valu une place dans l'industrie électrique contemporaine, améliorant ainsi les performances globales des centrales électriques.
Au fil du temps, en 1957, la centrale électrique de Philo, dans l'Ohio, aux États-Unis, est devenue la première unité commerciale de production d'énergie à vapeur supercritique au monde, capable de fonctionner à des niveaux supercritiques pendant de courtes périodes. En 2012, la première centrale électrique au charbon aux États-Unis conçue pour fonctionner à des températures supercritiques, la centrale électrique au charbon John W. Turkle, a ouvert ses portes en Arkansas, marquant la maturité de la technologie supercritique.
À mesure que la technologie progresse, l'innovation dans les générateurs de vapeur supercritiques se poursuit. La centrale électrique à cycle combiné gaz-vapeur de Cotham, au Royaume-Uni, a exploité avec succès un nouveau générateur de vapeur à récupération de chaleur qui combine les avantages d'une chaudière Benson avec les avantages de conception d'une chaudière à tambour. En outre, la centrale électrique chinoise de Yaomeng est le premier projet de référence que nous ayons vu jusqu'à présent. Sa construction a débuté en 2001, démontrant les ambitions de la Chine dans ce domaine technologique.
En 2014, l'agence de recherche du gouvernement australien CSIRO a annoncé avoir atteint de nouveaux records de pression et de température de vapeur supercritique grâce à l'application de l'énergie solaire thermique, prouvant ainsi la diversité des technologies futures.
Avec la demande de technologies plus efficaces et à faibles émissions, l'industrie de l'énergie au charbon a également commencé à utiliser des technologies à haut rendement et à faibles émissions (HELE), basées sur la production d'électricité au charbon supercritique et ultra-supercritique. Ces technologies améliorent non seulement l’efficacité de la production d’électricité, mais contribuent également à réduire l’impact environnemental des combustibles fossiles.
Dans l'ensemble, le développement des générateurs de vapeur supercritiques montre une tendance claire : la future production d'électricité doit s'appuyer sur des technologies plus efficaces pour répondre aux défis de la demande énergétique mondiale. Alors que nous entrons dans une ère où les énergies renouvelables prennent de plus en plus d’importance, quel rôle ces technologies peuvent-elles jouer dans le futur mix énergétique ?
